关于javascript:前端手写代码系列文章一-手写深克隆方法

大家好，我是晚天。

手写代码是前端面试中必不可少的环节，常见的手写代码题也根本是可枚举的。网上也有很多面经文章会讲到手写代码，然而大都不够全面、不够深度，有些低质量文章甚至会误导初学者。因而，打算出一个【前端手写代码】系列文章，全面深度的解说下常见的前端面试手写代码题，并通过手写代码题，延长解说下背地面试官想要考查的根底能力。为了保障尽量全面深度，本系列文章会参考其余优良文章，参考文章会附到参考资料中。

明天从深克隆开始讲起，深克隆是前端面试中十分高频的手写代码题，置信有肯定前端面试教训的前端同学都手写过，然而在持续看下文之前，请先问下本人这三个问题：

• 你真的了解深克隆吗？
• 在面试官眼里，怎么的深克隆办法才是合格的？
• 怎么可能写一个更好的深克隆办法？

了解深克隆 & 浅克隆

要了解深克隆和浅克隆的不同，须要先了解 JavaScript 中的根底类型和援用类型的区别。

知识点 1：JavaScript 数据类型。

在 JavaScript 中有两种不同的数据类型：根底类型和援用类型。

根底类型有 Number、Boolean、String、Symbol、Null 和 Undefined；
援用类型有 Object、Array、Function 等。

根底类型的传递形式均为按值传递，援用类型的传递形式均为按援用传递。

知识点 2：按值传递和按援用传递

按值传递（Passing by value）意味着每次赋值给一个变量，都会将值的拷贝赋值给这个变量；

以下例子，能够形象的解释按值传递的过程。

let a = 1;
let b = a;
b = b + 2;
console.log(a); // 1
console.log(b); // 3

将 a 赋值给 b，会将 a 的值的拷贝赋值给 b。当对 b 进行从新赋值时，不会对 a 产生任何影响。所以最终 a !== b。

按援用传递（Passing by reference），则只会传递对对象的援用，而不是对象的拷贝。援用雷同的两个对象，批改任何一个对象，都会影响对方。

如下，x 是一个数组 Array 类型，Array 类型是一个援用类型，Array 类型实质上是 Object 类型的子类型，遵循按援用传递。变量 x 赋值给变量 y，只会将 x 的援用传递给 y。此时，x 和 y 领有对同一个数组独特的援用。

const x = [1];
typeof x; // object
x instanceof Array; // true
x instanceof Object; // true
Array.prototype.__proto__ === Object.prototype; // true，Array 的原型指向 Object 的原型 

如上面例子，批改 x 和 y 任意一个变量，均会影响另一个，因为 x 和 y 领有对同一个数组的援用：

let x = [1];
let y = x;
y.push(2);
console.log(x); // [1, 2]
console.log(y); // [1, 2]

知识点 3：深克隆和浅克隆的区别。

深克隆和浅克隆的区别在于，浅克隆在复制援用类型对象时，会将同一个援用传递给新的克隆对象；深克隆在复制援用类型对象时，则会将援用类型的值的拷贝传递给新的克隆对象。因为浅克隆无需对对象类型的值进行拷贝，因而相较深克隆性能更好。

两张图来解释浅克隆和深克隆的不同：

浅克隆：

深克隆：

了解了深克隆和浅克隆的概念以及不同，咱们当初来正式手写代码实现深克隆。

丐版实现

实现深克隆，最简略的形式是应用 JSON.parse(JSON.stringify(target)) 的形式，然而这种形式有显著的缺点，比方：

• 无奈克隆函数；
• 无奈克隆存在死循环的对象；

• 等等；

  JSON.parse(JSON.stringify(target));

因而，咱们须要手动实现一个深克隆办法。

根底实现

首先，咱们来实现一个浅克隆，通过遍历的形式实现对指标对象的克隆。

function shadowClone(target) {let cloneTarget = {};
    for (const key in target) {cloneTarget[key] = target[key];
    }
    return cloneTarget;
};

如果要实现一个深克隆，咱们须要基于以上实现新增两个逻辑：

• 如果是根底类型，能够间接返回根底类型值；
• 如果是援用类型，则须要通过递归的形式根底反对 clone 办法，返回新的拷贝对象；

function deepClone(target){if(typeof target !== 'object'){return target;}
  
  const cloneTarget = {};
  
  for(const key in target){cloneTarget[key] = deepClone(target[key]);
  }
  
  return cloneTarget;
  
}

上述实现，在面对对象类型的援用类型时，根本是能够满足需要的。然而如果是数组类型呢？上述实现会将数组也转化为对象。因而，咱们接下来思考兼容数组。

思考数组

当咱们思考数组时，就会波及到一个新的知识点，如何判断数组类型。

知识点 4：数组类型的判断。

JavaScript 的类型判断，有以下几种形式：

• Array.isArray()

  const arr = [1,2,3,4,5];
  Array.isArray(arr); // true
  
  
  const obj = {id: 1, name:“Josh”};
  Array.isArray(obj); // false

• instanceof

  const arr = [1,2,3,4,5];
  data instanceof Array; // true
  
  const obj = {id: 1, name:“Josh”};
  data instanceof Array; // false

• Object.prototype.toString.call

  const data = [1,2,3,4,5];
  Object.prototype.toString.call(data) === '[object Array]'; // true
  
  const data = {id: 1, name:“Josh”};
  Object.prototype.toString.call(data) === '[object Array]'; // false
  

这里，可能有初学者会应用 typeof 来判断类型，然而 typeof 是无奈判断数组类型的。

知识点 5：typeof。

typeof 的返回类型如下：

• string
• number
• undefined
• object
• function
• boolean
• symbol
• bigint

数组的 typeof 的返回值也是 object。

typeof []; // object

接下来，咱们在代码实现中思考数组类型的状况。

function deepClone(target){if(typeof target !== 'object'){return target;}
  
  const cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {};
  
  for(let key in target){cloneTarget[key] = deepClone(target[key]);
  }
  
  return cloneTarget;
  
}

思考循环援用

如果当一个对象存在循环援用时，应用上述实现，会怎么呢？

const obj = {a: {b: 1}, c: 'hello'}
obj.a.c = obj;

cloneDeep(obj);

执行上述代码，咱们将失去如下后果。

因为 obj 中存在循环援用，所以对 cloneDeep 的调用将有限循环上来，最终导致内存溢出。

要解决上述问题，咱们须要一个存储空间来存储以后对象和拷贝对象的关系，如果以后对象曾经被拷贝过，则间接返回存储的拷贝对象，如果没有被拷贝过，则进行拷贝，并将拷贝对象存储到存储空间中。这个存储空间须要是 key-value 模式的，因而咱们抉择 Map 进行存储。

应用 Map 的实现形式如下：

function deepClone(target, map = new Map()) {if (typeof target !== 'object') {return target;}
  
  let cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {};
  if (map.get(target)) {return map.get(target);
  }
  
  map.set(target, cloneTarget);
  for (const key in target) {cloneTarget[key] = deepClone(target[key], map);
  }
  
  return cloneTarget;
   
};

从新拷贝上述存在循环援用的对象 obj，失去如下后果：

存在循环援用的对象已能够失常深克隆。

相熟 ES6 的同学必定曾经想到了 Map 的孪生姊妹 WeakMap。此处，咱们能够应用 WeakMap 对咱们的实现持续进行优化。

知识点 6：Map 和 WeakMap 的区别

WeakMap 是弱援用的键值对汇合，键值必须是对象，值能够是任意类型。和 Map 的区别就在于 Map 是强援用，WeakMap 是弱援用。
与 Map 对象不同的是，WeakMap 的键是不可枚举的。不提供列出其键的办法

什么是弱援用呢？弱援用意味着在没有其余援用的状况下，弱援用的对象能够被垃圾回收机制回收。如果一个对象只有弱援用存在，则该对象会在下一次垃圾回收机制执行时被回收。

当咱们在深克隆一个很大的对象时，应用 Map 将造成很大的性能损耗，咱们必须手动分明 Map 的键值来开释内存。WeakMap 则不会有这个问题。

思考原型链

上述实现中，咱们获取对象的 key 应用的办法是 for…in，然而 for…in 有个问题，它会获取到原型链上所有除 Symbol 以外的可枚举属性。对于深克隆来说，只须要克隆对象自身的属性即可，不须要克隆原型链上的非本身属性。那如何获取对象自身属性呢？

知识点 7：如何获取对象本身属性

获取对象本身属性有以下几种形式：

• Object.getOwnPropertyNames() 获取对象本身所有属性，包含不可枚举属性;
• Object.keys() 获取对象的本身可枚举属性;

• for…in + Object.hasOwnProperty() + Object.getOwnPropertySymbols()

  • for…in 以任意程序迭代一个对象的除 Symbol 以外的可枚举属性，包含继承的可枚举属性;
  • Object.hasOwnProperty() 判断属性是否是对象本身属性;
  • Object.getOwnPropertySymbols() 获取对象 Symbol 类型的属性；

可见，如果咱们的指标是获取对象本身的所有属性，Object.getOwnPropertyNames() 是一个适合的办法。

基于上述剖析，对咱们的实现持续进行优化。

function cloneDeep(target, map = new WeakMap()) {if (typeof target !== 'object') {return target;}

    if (map.has(target)) {return map.get(target);
    }

    const cloneTarget = Array.isArray(target) ? [] : {};

    map.set(target, cloneTarget);

    Object.getOwnPropertyNames(target).forEach((key) => {cloneTarget[key] = cloneDeep(target[key], map);
    });

    return cloneTarget;
}

const obj = {a: {value: 1}, b: {value: 2}}
Object.defineProperty(obj, 'a', {enumerable: true});
Object.defineProperty(obj, 'b', {enumerable: false});

const newObj = cloneDeep(obj);

console.log(newObj); // {a: { value: 1}, b: {value: 2} }

其余更多类型

在上述实现中，援用类型咱们只思考了一般对象和数组。事实上，援用类型远远不止这两个，比方 String、Number、Boolean、RegExp、Date、Map、Set、Error 等。

咱们如何获取到实在的援用类型呢？通过 Object.prototype.toString 办法，咱们能够察看到各种不同对象实例的 toString 都会遵循雷同的格局输入。

知识点 8：获取援用对象实在类型的办法

因而，能够通过以下办法：

function getType(obj){return Object.prototype.toString.call(obj).slice(8, -1);
}

其中 Symbol 类型须要特地留神一下：

知识点 9：Symbol 类型的创立办法

symbol 是一种根本数据类型（primitive data type）。Symbol() 函数会返回 symbol 类型的值，该类型具备动态属性和静态方法。它的动态属性会裸露几个内建的成员对象；它的静态方法会裸露全局的 symbol 注册，且相似于内建对象类，但作为构造函数来说它并不残缺，因为它不反对语法：”new Symbol()”。

能够通过如下形式创立 Symbol 类型的数据：

const sym = Symbol(1); // Symbol(1)
typeof sym; // 'symbol'

不能通过 new Symbol() 的形式创立 Symbol 类型，因为 Symbol 不是构造函数。
如果真的想创立 Symbol 对象，能够通过如下形式：

const sym = Object(Symbol(1)); // Symbol {Symbol(1), description: '1'}
typeof sym; // 'object'
Object.prototype.toString.call(sym); // '[object Symbol]'

接下来，咱们来反对 Map、Set、RegExp、Number、String、Boolean、Date、Error、Null 类型和 Symbol 对象类型。其中 Symbol 对象类型，指的是通过 Object(Symbol()) 形式创立的 Symbol 类型。

最终实现

基于上述优化，咱们最终实现了尽可能兼容各种状况的深克隆办法，并通过测试验证性能正确性：

function cloneDeep(target, map = new WeakMap()) {if (typeof target !== 'object') {return target;}

    if (map.has(target)) {return map.get(target);
    }

    const type = Object.prototype.toString.call(target).slice(8, -1);

    let cloneTarget;

    switch (type) {
        case 'Object':
        case 'Array':
            cloneTarget = type === 'Array' ? [] : {};
            map.set(target, cloneTarget);

            Object.getOwnPropertyNames(target).forEach(key => {cloneTarget[key] = cloneDeep(target[key], map);
            });
            break;
        case 'Map':
            cloneTarget = new Map();
            map.set(target, cloneTarget);

            target.forEach((value, key) => {cloneTarget.set(cloneDeep(key, map), cloneDeep(value, map));
            });
            break;
        case 'Set':
            cloneTarget = new Set();
            map.set(target, cloneTarget);

            target.forEach((value) => {cloneTarget.add(cloneDeep(value, map));
            });
            break;
        case 'RegExp':
        case 'Number':
        case 'String':
        case 'Boolean':
        case 'Date':
        case 'Error':
            cloneTarget = new target.constructor(target);
            break;
        case 'Symbol':
            cloneTarget = Object(Object.prototype.valueOf.call(target));
            break;
        case 'Null':
            cloneTarget = null;
            break;
    }

    return cloneTarget;

}

// test
const map = new Map();
map.set('key', 'value');

const set = new Set();
set.add('value1');
set.add('value2');

const obj = {
    field1: 1,
    field2: undefined,
    field3: {child: 'child'},
    field4: [2, 4, 8],
    empty: null,
    map,
    set,
    bool: new Boolean(true),
    num: new Number(2),
    str: new String(2),
    symbol: Object(Symbol(1)),
    date: new Date(),
    reg: /\d+/,
    error: new Error(),
    func1: () => {console.log('hello friend!');
    },
    func2: function (a, b) {return a + b;}
};

console.log(obj);

const copy = cloneDeep(obj);

console.log(copy);

知识点回顾

前文中，咱们通过对深克隆办法的一直优化，延长学习了以下知识点：

1. JavaScript 数据类型
2. 值传递 & 对象传递
3. 深克隆和浅克隆的区别
4. 数组类型的判断
5. typeof
6. Map 和 WeakMap 的区别
7. 如何获取对象本身属性
8. 如何获取援用对象的实在类型

9. Symbol 类型的创立办法

   总结

   通过上文，咱们一直对深克隆的办法进行优化，逐渐反对了所有根底类型（number/boolean/string/undefined/bigint/function/symbol）、援用类型（Object/Array/Map/Set/Symbol/Error/Regex/Number/String/Boolean/Date/Null）的反对，并且思考到对原型链、循环援用等状况的兼容。

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参考资料

• Pass by Value and Pass by Reference in Javascript
• The Difference Between Values and References in JavaScript
• [[JavaScript] Check if a variable is a type of an Object or Array?](https://amandeepkochhar.mediu…)
• WeakMap
• Write a Better Deep Clone Function in JavaScript
• 一篇搞定对象的深克隆
• Shallow Copy vs Deep Copy in JavaScript
• Create cloneDeep – BFT
• Javascript 经典面试之深拷贝 VS 浅拷贝
• Difference between Shallow and Deep copy of a class